Unibertsoaren lehen ehun milioi urteetan, gaur ezagutzen dugunaren oso desberdina zen. Oraindik ez zeuden guk ikusten ditugun galaxiak, eta espazioa hidrogeno eta helio gas batez beteta zegoen. Lehen izarrak sortu ahala, beren erradiazioak ingurunea eraldatzen hasi zuen. Hidrogenoak, orduan ia neutroa zena, elektroiak galtzen hasi zen. Asko geroago, argi-iturri berri batek antzeko eraldaketa eragin zuen helioan.
Prozesu horiek nola gertatu ziren, zenbat iraun zuten eta zer objektuk bultzatu zituzten berreraikitzea kosmologiaren erronka handienetako bat da. Orain, Lumina proiektuak galaxien, zulo beltzen eta intergalaktiko espazioa betetzen duen gasaren bilakaera batera jarraitzen duen simulazio bat eskaintzen du. Horri esker, historia kosmikoaren bi pasarte handi azter daitezke: hidrogenoaren eta helioaren berrionizazioa.
Big Bang-aren ondoren, materia oso beroa eta trinko zegoen. Elektroiak ezin ziren nukleo atomikoetatik lotuta egon, eta materia plasma bat zen. Unibertsoaren hedapenarekin, tenperatura jaitsi egin zen, eta hasieratik 380.000 urte igaro ondoren, elektroiak nukleoekin konbinatu eta atomoak (batez ere hidrogenoa eta helioa) osatu ahal izan zituzten.
Ordutik aurrera, argiak askoz ere askatasun handiagoz bidaiatu ahal izan zuen espazioan. Hala ere, oraindik ez zeuden unibertsoa argituko zuten izarrak eta galaxiak. Denbora luze batean, 'adi-tzaro kosmiko' bezala ezagutzen dena, materia grabitatearen eraginez bildu zen, argia sortzeko gai ziren lehen egiturak osatu arte.
Izarr gazteek erradiazio ultramore ugari igortzen zuten. Erradiazio hori inguruko gasera iristen zenean, hidrogeno atomoetatik elektroiak kentzen zituen. Prozesu horri ionizazio deritzo. Berrionizazioa gas intergalaktikoa hidrogeno ionizatuaz nagusitzea eragin zuen eraldaketa handia izan zen. Ez zen bat-batean gertatu; lehen argi-iturrien inguruan ionizatutako eremuak hazten eta batzen joan ziren, burbuila zabaltzen ari balira bezala.
Helioak ere eraldaketa garrantzitsu bat izan zuen, nahiz eta bere denborak eta arduradunak desberdinak izan. Lumina proiektuak aztertzen duen helioaren berrionizazioak, lehen elektroia galdu duten helio atomoetatik bigarrena kentzea dakar. Horretarako, hidrogenoa ionizatzeko beharrezkoa baino energia handiagoko erradiazioa behar da. Izarrek hidrogenoa ionizatzeko gai diren fotonak sor ditzakete, baina beren erradiazio arruntak ez du helioaren berrionizazioa modu eraginkorrean azaltzen.
Hemen sartzen dira nukleo galaktiko aktiboak, galaxia batzuen erdiguneak, non materia zulo beltz supermasibo baterantz erortzeagatik sortzen den argitasun izugarria. Material hori berotzen denean eta energia handiko erradiazioa igortzen duenean, urruneko gasaren propietateak alda ditzake. Objektu horiek, kuasarrak barne, funtsezkoak dira Lumina proiektuak aztertzen duen bigarren fasean.
Lumina proiektuaren aurrerapen nagusia metodologikoa da. Ez du soilik kalkulatzen non dauden galaxiak, ezta erradiazio kantitatea bereizita estimatzen ere. Materiaren bilakaera, gasaren mugimendua, izarren eta zulo beltzen sorrera eta objektu horiek igortzen duten erradiazioaren garraioa bateratzen ditu. Horretarako, 500 megaparsec-eko aldea duen kubo bat simulatu dute.
Simulazioak hidrogenoaren berrionizazioa prozesu berantiar eta luzea izan zela adierazten du, batez ere izarrek bultzatuta. Lumina-ren arabera, hidrogeno neutroaren azken uharteak desagertu ziren unibertsoak gorriranzko desplazamendu bat zuela gutxi gorabehera 4,75-ean. Prozesu horren amaiera ez zen muga zehatz bat izan, baizik eta inguruko iturrietatik hurbilago zeuden eremuak lehenago eboluzionatu ziren.
Emaitzek, gainera, nukleo galaktiko aktiboek hidrogenoaren ionizazioan laguntzen dutela adierazten dute, nahiz eta haien ekarpena izarrena baino txikiagoa izan. Prozesuaren amaieran, erradiazio ionizatzailearen %15 inguru iturri aktibo horietatik datorrela kalkulatzen du ereduak. Hau da, izarrek lehen eraldaketaren pisua hartzen dute, eta zulo beltzek protagonismo handiagoa bigarrenean.
Helioaren berrionizazioa, Lumina-ren arabera, gorriranzko desplazamendu bat 6 inguruan hasten da, eta prozesua ia amaituta dago unibertsoak gorriranzko desplazamendu bat 3 duenean. Kasu honetan, nukleo galaktiko aktiboen erradiazio energetikoa da protagonista. Helioa ionizatzean, erradiazio horrek energia ere uzten du gas intergalaktikoan eta bere tenperatura igotzen du. Horrek galaxien bilakaeran eragina du.
Lumina-k gasaren bilakaera termiko bat lortzen du, eskuragarri dauden behaketekin bateragarria dena, eta helioaren berrionizazioarekin lotutako beroketa gehigarri bat erreproduzitzen du. Gainera, elektroiak libreak eta erradiazio kosmikoaren atzealdearen arteko interakzioaren neurketa global bat kalkulatzen du, Europako Espazio Agentziaren Planck misioak lortutako murrizketekin bat datorrena.
Lumina ez da behin betiko konponbidea jatorri eta bilakaera berrionizazioari buruz. Bere emaitzak izarren sorrera, zulo beltzen hazkundea eta erradiazioaren hedapena bezalako ereduetan sartutako hipotesien araberakoak dira. Dena den, etorkizuneko behaketak interpretatzen lagunduko du.
